英特爾新GPU專利感受下：顯示卡將用MCM封裝技術

最近幾年，先進封裝技術逐漸得到半導體廠商的關注。英特爾在幾年前提到多種先進封裝工藝，推出包括Foveros、EMIB等多種封裝技術。

英特爾最近公佈一項封裝專利，可能是英特爾未來圖形加速器設計的基石，該專利描述瞭如何利用多晶片模組(MCM：Multi-Chip Module) 方法，實現一系列協同工作以提供單幀的圖形處理器。

英特爾的設計指向工作負載的層次結構，將MCM構造成一個整體的方法，主圖形處理器協調整個工作負載。

防止晶片設計人員在追求效能的過程中，不斷增加裸片尺寸，並帶來可製造性、可延伸性和供電問題等一系列問題。但英特爾似乎從AMD的描述中吸取教訓，解釋說他們的MCM設計的“中心”。

根據英特爾專利的描述，把多個圖形繪製指令傳送到“多個”圖形處理器。第一圖形處理器實質上執行整個場景的初始繪製通道，建立可見性和障礙資料，並決定渲染哪些內容。

在第一圖形處理器生成的一些圖塊會轉到其他可用的圖形處理器，負責準確地渲染與其tiles相對應的場景，顯示每個tile中的圖元或顯示沒有要渲染。

英特爾似乎在考慮將基於圖塊的棋盤渲染與分散式頂點位置計算整合在一起，當所有圖形處理器都渲染好單幀拼圖(包括著色、照明和光線跟蹤)時，第一圖形處理器將它們的成果拼接起來，並最終在螢幕上呈現。

按照英特爾的說法，基於圖塊渲染的單幀被分成多個圖塊。根據專利的描述，圖塊將經過第一圖形處理器，指出對應的圖形單元在哪些地方可見，併為每個圖塊提供多個圖形處理器的渲染框架，直到獲得Destiny 2幀。

理想情況下，渲染的過程每秒會發生60、120甚至500次。英特爾對多晶片效能擴充套件的希望就這樣擺在我們面前。

英特爾用AMD和NVIDIA顯示卡在SLI或Crossfire模式下的效能報告，說明經典多GPU設定的潛在效能提升，但效能肯定不如真正MCM設計的晶片。

不過，英特爾在專利中對架構層面的細節相當模糊，並且涵蓋儘可能多的領域，甚至包括多個協同工作的圖形處理器或只是圖形處理器的一部分。

這個方法適用於“單處理器桌面系統、多處理器工作站系統、伺服器系統”以及用於移動的片上系統設計 (SoC)，這項技術能夠接受來自RISC-V、CISC或VLIW命令的指令。

從英特爾的專利描述可以看到，英特爾希望在MCM設計的GPU實現多晶片同步渲染，不同於NVIDIA和AMD曾經的速力(SLI)和交火(Crossfire)。

英特爾希望通過MCM封裝的方法，讓多個圖形單元能夠在“第一圖形處理器”的協同下，在多個不同的專用晶片或圖形單元上進行計算、渲染，再通過第一圖形處理器“組合”成最終畫面。

編輯點評：在製造工藝進展越發緩慢的當下，封裝技術受到各大半導體廠商重視。

當下應用最成功的莫過於AMD的銳龍、執行緒撕裂者等處理器產品，AMD通過Chiplet的晶片設計，將產品的不良品率影響降至最低。

英特爾的MCM技術與AMD的Chiplet有很多相似之處，但又略有不同;隨著AMD在Intinsct圖形加速卡中使用多晶片設計，也可以為英特爾提供一定的參考。

不僅如此，MCM多晶片封裝技術除了帶來更好的成本控制和更高的靈活性外，它同時還能解決高效能工藝產品的一大難題，那就是積熱。

當下普遍認為，產生積熱的原因在於電晶體過度集中，散熱器與晶片之間的熱傳遞效率因為熱源過度集中，無法快速將熱量匯出造成的。

MCM封裝的晶片能夠啦心晶片之間的距離，能更充分的使用到散熱器的全部效能，降低積熱帶來的影響。